Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
• обеспечение требуемой начальной ориентации в связанной системе координат при запуске гироскопа или последующее его приведение к требуемому положению;
• торможение ротора перед отключением гироскопа. Основные требования к системе разгона и демпфирования:
• минимальное время, необходимое для разгона и демпфирования нутационных колебаний ротора;
• максимальная точность формирования вектора кинетического момента в связанной системе координат;
• мощность, рассеиваемая системой разгона в піроскопе при его запуске для сокращения времени тепловой готовности, доста-
Ш
точная для нагрева піроскопа до установившихся значений температуры (при наружной ее стабилизации);
* минимальное время торможения ротора при остановке піроскопа.
В общем случае система разгона и демпфирования состоит из разгонио-демпфируюших катушек (статоров привода), расположенных на корпусе ЧЭ, и электронного блока, формирующего токи в катушках по заданному алгоритму запуска гироскопа.
Статоры привода системы разгона и демпфирования. Необходимо учитывать относительно большую удаленность разгонно-демпфируюших катушек от поверхности ротора и наличие большого числа проводящих элементов конструкции сложной формы, расположенных между катушками и ротором. Отметим, что одним из направлений оптимизации структуры электромагнитного поля вблизи поверхности ротора является применение формирующих экранов из магнитопроводягдих материалов с малым пістерезисом. Это позволяет существенно снизить время готовности прибора, мощность, потребляемую системой разгона и демпфирования, уменьшить перегрев прибора при запуске. Но использование формирующих магнитопроводов может привести к ухудшению магнитного вакуума в приборе, поэтому при таких решениях требуется тщательный выбор материала и режимов размагничивания при каждом запуске прибора. Необходимым является использование при демпфировании переменного тока низкой частоты.
Электронный блок системы разгона и демпфирования. Это устройство реализует программу разгона и демпфирования при запуске гироскопа, а также вырабатывает необходимые напряжения при его остановке.
Теория и практический опыт работы с ЭСГ показывают, что при использовании магнитолроводяших формирующих элементов статора привода время, необходимое для разгона ротора до рабочих скоростей, относительно мало по сравнению с необходимым временем демпфирования. С улетом того, что механическая характеристика двигателя существенно падает с увеличением частоты разгонного тока, одним из наиболее эффективных путей сокращения времени разгона ротора является использование скользящей частоты (частотного пуска), увеличивающейся по мере разгона. Это решение существенно усложняет электронный блок системы разгона и демпфирования.
Для каждого піроскопа значение стабилизируемой скорости
183
может быть различным, поэтому оптимальным решением является создание следящей системы разгона ротора, включающей в себя: средство измерения текущей скорости вращения ротора, элемент сравнения этой величины с заранее паспортизованным для данного гироскопа значением стабилизируемой скорости и исполнительное устройство, отключающее систему разгона при достижении необходимой скорости. Измерение скорости вращения ротора, необходимое также для постоянной диагностики состояния гироскопа, может осуществляться с помощью, например, системы съема углового положения ротора.
Длительность процесса демпфирования определяется требованиями к допустимой амплитуде нутационных колебаний в начальный момент работы гироскопа. Учитывая, что эффективность работы демпфирующих катушек резко падает с уменьшением амплитуды колебаний ротора, ужесточение требований к точности демпфирования приводит к существенному увеличению времени готовности и возможному перегреву прибора. Если для карданных систем требования к точности демпфирования для обеспечения устойчивой работы гиростабилизатора находятся на уровне точности работы системы гироскопической стабилизации " — единиц угловых секунд, то для бескарданного гироскопа это требование может быть ограничено точностью работы системы съема информации об угловом положении ротора. Кроме того, возможна фильтрация частоты нутационных колебаний в информации об угловом положении ротора.
Одним из направлений исследований является разработка временной диаграммы совместной работы разгонного и демпфирующего блоков. Наиболее рациональным является временной цикл, при котором ротор разгоняется до скорости вращения около 10% от номинального значения, демпфируется на этой частоте до требуемых параметров и разгоняется до рабочей частоты с включенным демпфированием, после чего все разгонные катушки системы разгона и демпфирования обесточиваются. Этот цикл учитывает возможное торможение ротора в процессе демпфирования и занимает около 40 мин.
Для модернизации системы разгона и демпфирования ротора необходимо:
• повышение !эффективности привода за счет оігпгмизаіши формирования атектгхімагшггньгх полей при демпфировании ротора;
• разработка системы активного демпфирования с использованием информации об угловом положении ротора при его нута-
